УДК 621.383
Динамические
характеристики и квантовая эффективность отдельных спектральных составляющих
спектра излучения
InGaN светодиодов
И. В. Фролов1, О. А. Радаев1,2,
В. А. Сергеев1,2
1Ульяновский
филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской
академии наук, 432071, Ульяновск, ул. Гончарова д.48/2
2 Ульяновский
государственный технический университет, 432027, Ульяновск,
ул. Северный венец, 32
Статья поступила в
редакцию 3 сентября 2018 г.
Аннотация. Представлено описание
автоматизированного аппаратно-программного комплекса для измерения граничной
частоты модуляции и определения квантовой эффективности отдельных спектральных составляющих
полного спектра электролюминесценции светодиодов. Принцип работы комплекса
основан на накоплении результатов измерения спектра излучения светодиода с
выхода спектрометра
OceanOptics USB2000+ при пропускании через светодиод импульсов тока заданной
амплитуды и частоты следования и последующем выделении отдельных спектральных
составляющих из суммарного спектра. Работа комплекса апробирована на зеленых
коммерческих InGaN светодиодах с квантовыми ямами. Приведены
зависимости граничной частоты модуляции и уровня спектральных составляющих от
амплитуды импульсов тока. Получены оценки времени жизни носителей заряда при излучательной
и безызлучательной рекомбинации в диапазоне токов 10 мкА – 10 мА. Установлено,
что время жизни носителей заряда при безызлучательной рекомбинации монотонно
спадает во всем диапазоне токов, а время жизни носителей заряда при
излучательной рекомбинации, формирующих длинноволновое крыло спектра излучения,
достигает насыщения в области больших токов, что объясняется насыщением уровней
излучательной рекомбинации в квантовых ямах с ростом тока инжекции.
Разработанный аппаратно-программный комплекс и методика оценки рекомбинационных
параметров гетеропереходных светодиодов с квантовыми ямами могут быть
использованы как для целей диагностики качества светодиодов, так и при
отработке конструкционно-технологических решений при создании новых
светоизлучающих структур.
Ключевые слова: светодиод, электролюминесценция,
спектральная квантовая эффективность, граничная частота модуляции,
излучательная рекомбинация, безызлучательная рекомбинация, время жизни
носителей заряда.
Abstract.
The description of the automated hardware and software
complex for measuring the boundary frequency of modulation and determining the
quantum efficiency of separate spectral components of the full
electroluminescence spectrum of light-emitting diodes is presented. The
principle of operation of the complex is based on the accumulation of the
measuring results of the LED emission spectrum from the output of the
OceanOptics USB2000+ spectrometer when passing through the LED current pulses
of a given amplitude and frequency and subsequent allocation of individual
spectral components from the total spectrum. The complex is tested on
commercial green InGaN LEDs with quantum wells. Dependences of the boundary
frequency of modulation and the level of the spectral components on the
amplitude of the current pulses are given. Estimations of the lifetime of
charge carriers for radiative and nonradiative recombination in the current
range of 10 μA–10 mA are obtained. It is established that the lifetime
of charge carriers in nonradiative recombination decreases monotonically over
the entire range of currents, and the lifetime of charge carriers in radiative
recombination forming the long-wavelength wing of the electroluminescence
spectrum reaches saturation in the region of high currents, which is explained
by saturation of the levels of radiative recombination in quantum wells with
growth injection current. The developed hardware and software and technique of
assessment of recombination parameters of heterojunction LEDs with quantum
wells can be used as for the purposes of diagnostics of quality of LEDs, and in
case of working off of constructional technology solutions during creation of
new light-emitting structures.
Key words: LED,
electroluminescence, spectral quantum efficiency, boundary frequency of
modulation, radiative recombination, nonradiative recombination, lifetime of
charge carriers.
Для цитирования:
И.В.Фролов, О.А.Радаев, В.А.Сергеев.
Динамические характеристики и квантовая эффективность отдельных спектральных
составляющих спектра излучения InGaN светодиодов. Журнал
радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. № 9. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/sep18/7/text.pdf
DOI
10.30898/1684-1719.2018.9.7